М.Х. Джонс - Электроника практический курс (1055364), страница 63
Текст из файла (страница 63)
Это, по существу, два транзисторных переключателя, соединенных один с другим. Нредпо- 352 Схемы с положительной обратной связью и генераторы и(( в Вм(ол 0 вв Рис 12.8. Схема триггера (бистабильного мультивибрагора). Наглядная индикаиия состояния получается при замене Я( и л, лампами накаливания (б В, 0,04 А). ложим, что при включении питания, транзистор Т, откроется первым. Когда он насыщен, напряжение на его коллекторе будет в пределах 0,3 В относительно земли. Это означает, что через резистор Я, в базу транзистора Т, ток течь не может, поскольку требуется около 0,6 В, чтобы создать оютветствуюшие условия для кремниевого р-л перехода. Поэтому транзнсторТг останется запертым. Отметим, что поскольку транзистор Т, закрыт, напряжение на его коллекторе равно +6 В, так что ток, протекающий по резистору Я„в базу транзистора Т, поддерживается на одном и том же уровне.
Схема находится в устойчивом состоянии. Теперь на мпювение замкнем базу транзистора Т, на землю, сделав равным нулю его базовый ток. Ток коллектора этого транзистора упадет до нуля, а напряжение на коллекторе поднимется до +6 В. Транзистор Т, заперт, а в базу транзистора Т, через резистор Я, теперь течет ток, который отпирает его. Теперь транзистор Т, находится в насыщении, напряжение на его коллекторе близко к нулю, и тем самым предотвращается протекание какого-либо тока в базе транзистора Т, даже в том случае, когда короткое замыкание устранено. Схема снова находится в устойчивом состоянии, но на этот раз транзистор Т, открыт.
Триггер (бистабильный мультивибратор) имеет два устойчивых состояния, о чем и говорит его второе название. Эта схема действует как электрическая память, помня, какой транзистор запирался последним. Как мы увидим в следующей главе, эта схема является основным строительным блоком в цифровых схемах, находя применение в счетчиках и памяти. В цифровых схемах триггер называют также опрокидывающейся схемой (г() р-бор). Для проведения экспериментов резисторы коллекторной нагрузки в схеме на рис. 12.8 можно заменить 6-вольтовыми лампами накаливания с током 0,04 А. Тогда лампа в коллекторе открытого транзистора будет гореть, наглядно демонстрируя состояние схемы.
Состояние схемы можно изменить, заземляя базу открытого транзистора или заземляя коллектор запертого транзистора. Хотя значения сопротивлений Я, и Я4 совсем не критичны, они должны быть достаточно малыми, чтобы транзисторы попадали в режим насыщения. Для надежного насыщения необходимо выполнение условия Триггер (бистабильиый мультивибратор) 353 Яз ~ ~ЕЕ Я1 где Ь вЂ” коэффициент усиления тока транзистора. В нашем случае 11з/111 — — 4700/150 = ЗО, так что режим работы с двумя устойчивыми состояниями будет при и к > ЗО. В общем случае, чем больше ток базы насыщенного тРанзистоРа, тем меньше напРЯжение )сел(ьио, а такое состоание желательно, поскольку при этом уменьшается мощность, рассеиваемая транзистором, н гарантируется пребывание запертого транзистора в этом состоянии.
12.5 Самовозбуждающийси мулътивибратор Схема на рис. 12.9 имеет много общего со схемой трипера на рис. 12.8, но в ней вместо резисторов связи применены развязываюшие конденсаторы межлу транзисторами. Эффект от этой замены будет хорошо виден, если схема построена с использованием ламп (6 В, 0,04 А) в качестве 150-омных коллекторных нагрузок. Транзисторы попеременно включаются и выключаются с частотой, определяемой постоянными времени С,Я, и С,Яе Для того, чтобы внимательнее разобраться в работе мультивнбратора, предположим, что транзистор Т, только что выключился и напряжение на его коллекторе поднимается до +6 В, а транзистор Т, тем временем включился. Что определяет продолжительность этого квазиустойчивого состоянияу Рассмотрим разность потенциалов на обкладках конденсатора С,: обкладка А подключена к коллектору транзистора Т„на котором только что было напряжение +6 В, тогда как обкладка В подключена к базе транзистора Т,, напряжение на которой только что было равно +0,6 В, гюскольку этот транзистор был открыт.
Следовательно, разность потенциалов на обкладках конденсатора С, составляет 5,4 В: это соответствует значительному ~се ьв аиьы (1) ов Рис.12.9. Схема самовозбуждаюшегося мультивибратора. Вместо резисторов Я, и Я, можио включить лампы (6 В, 0,04 А). 23 заи. 4229. 354 Схемы с положительной обратной связью и генераторы «=2)гп 1-ехр— 112.7) гл) +ь — ')! сь Л т~ 'ь ь (в«львы) ) ТЗ в«л ) ) ) Т) вкл.
Т> вкл ) )и +ь (в«львы) Рис. 12.10. Форма сигналов слмовозбужлвюшегося мультивибрвтора: (о) напряжение на базе транзистора Т«1Ь) напряжение нв коллекторе транзистора Тг зар)шу, от которого конденсатор не желает освобождаться. Итак, в тот момент, когда транзистор Т, отпирается, потенциал обкладки А опускается до потенциала земли вместе с напряжением на коллекторе транзистора Т, н на короткое время напряжение между обкладками А н В остается равным 5,4 В. Поэтому потенциал обкладки В опускается до — 5,4 В, запирая транзистор Т, отрицательным напряжением на базе.
После этого конденсатор С, начинает перезаряжаться через резистор Я„подключенный к +6 В. Таким образом, теперь напряжение на базе транзистора Т, стремится к +6 В с постоянной времени Я,С« Но в данном случае это напряжение никогда не достигается; как только напряжение на базе достигает +0,6 В, транзистор Т, откроется н весь процесс начнется снова: конденсатор С, создает на базе транзистора Т, напряжение — 5,4 В и начнет перезаряжаться через резистор Я«На рнс. 12.10 показана зависимость напряжения на базе транзистора Т, от времени. Как можно видеть, экспоненциальный заряд конденсатора С, через резистор Я, прерывается; в действительности в этом месте имеется небольшой положительный выброс, возникаюший на базе транзистора Т, при выключении транзистора Тт Пренебрежем тем фактом, что перезаряд конденсатора начинается не точно с напряжения — )'сс, тогда заряд описывается хорошо известной экспонентой: Самовозбуждаюгиийся мультивибратор 355 (» — напряжение на базе запертого транзистора — Прим, перев.).
Обратим внимание на коэффициент 2, который показывает, что кривая стремится к+1'сс начинаясь с — 1сс . В результате преобразования получим: ех Чтобы найти интервал времени, в течение которого транзистор Т, заперт, мы должны путем логарифмирования извлечь г из экспоненты: СтЯ« 2Гсс За время, о котором идет речь, изменение напряжения» приближенно равняется Р поэтому с,«. ~г) и г = Сзй«!п2 0,7СзЯ«. (12.8) Аналогичное соотношение получается, конечно, и для другого полупериода: г =07С~Яз. Заметим, что отношение длительности импульсов к интервалу между ними в выходном сигнале можно изменять, выбирая различные постоянные времени ЯС-цепей в базах транзисторов.
Хотя здесь необходима осторожность: при выборе постоянных времени надо брать достаточно малые базовые сопротивления, чтобы транзисторы попадали в насышение. Сигнал на выходе самовозбуждаюшегося мультивибратора показан на рис. 12.10(Ь); хотя он имеет почти прямоугольную форму, все же нарастание происходит очень медленно, потому что при запирании транзистора и стремлении напряжения на его коллекторе к значению Г конденсатор ведет себя как громадная паразитная» емкость, которая должна заряжаться через сопротивление коллекторной нагрузки. (Это тот самый ток заряда, который создает положительный выброс на базе, показанный на рис, 12.10(а).) К счастью, этот недостаток легко исправить, вводя диоды, изолирующие коллектор от конденсатора на время нарастающего фронта сигнала. Этот способ применен в схеме на рис.
12.11, которая предназначена для получения чисто прямоутольного сигнала с частотой около 1 кГц. Когда через конденсатор С, на базу транзистора Т, подается отрицательное напряжение, напряжение на его коллекторе имеет возможность подняться до Г почти мгновенно, поскольку диод 2), при этом заперт.
Теперь конденсатор С, заряжается до напряжения питания через резистор Яг Когда транзистор Т, отпирается, диод :О, проводит и схема функционирует как обычно. Название «мультивибратор», используемое для схем этого семейства, может показаться немного непонятным, но оно вытекает из того факта, что выходной сигнал мультивибратора содержит много частот: основную часто- 356 Схемы с лояолситеяьпой обратной связью и генераторы "сс бв вв Рис. ! 211.
Саиовозбу:кааюшийся муяьтивибрвтор с виолами двя уменьшения времени нарастания. ту, найденную выше, плюс полный набор гармоник, число которых обычно переваливает за тысячу. Интересно отметить, что в случае точного равенства единице отношения длительности импульсов к интервалу между ними, четные гармоники будут отсутствовать. Схема, подобная той, что приведена на рис. 12.11, является удобным источником сигналов для проверки устройств, работающих в АМ-диапазонах. При подаче такого сигнала на устройство звукового диапазона, на выходе появляется сигнал с частотой 1 кГц со слышимыми его гармониками. Отклик возникает также на выходе каскадов высокой частоты и промежуточной частоты, когда на них подается сигнал с выхода мультивибратора, благодаря наличию в нем не лбалых по величине гармоник вплоть до самых верхних частот этих диапазонов.
Подавая сигнал от такого источника и двигаясь в неработаюшем радиоприемнике от выходного каскада к входному, можно обнаружить поврежденный каскад, когда сигнал перестает быть слышен. 12.6 Ждущий мулътивибрвтор Схема на рис. 12.12 представляет собой гибрид схемы с двумя устойчивыми состояниями (триггера) и самовозбуждаюшегося мультивибратора: в ней одна связь — по постоянному току, а другая — через развязываюший конденсатор. В результате получается схема ждушего мультивибратора, имеюшего только одно устойчивое состояние, когда транзистор Т, открыт, а транзистор Т, заперт. Но схему можно переключить в квазиустойчивое состояние с открытым транзистором Т, и запертым транзистором Т,, в котором она остается в течение времени 1 = С1)!з !п2 так же, как и в самовозбуждаюшемся мультивибраторе.
Запуск ждушего мультивибратора, то есть перевод его во второе состоя- Ждущий мулвтивибратор 357 все ьв ов ееулме Рис.!2.12. Схема жлушего мультивибраторв. В качестве сопротивлений Я, и Я, можно использовать лампы (б В, 0,04 А). ние, легко осушествить путем кратковременного замыкания базы транзистора Т, на землю. Его можно запустить также электрическим воздействием, подавая отрицательный импульс на базу транзистора Тг Выходной импульс лучше всего брать с коллектора транзистора Т„поскольку при нарастаюшем перепаде напряжения на коллекторе транзистора Т, скорость изменения напряжения сдерживается конденсатором Сг Применения жлушего мультивибратора включают формирование импульсов желаемой длительности и обеспечение регулируемой временной задержки между последовательными событиями (например, между выстрелом ружья и фотосъемкой пули в полете). Хотя рассмотренная здесь и собранная из дискретных компонентов схема удобна для иллюстрации принципа работы ждушего мультивибратора, в практическом применении, как правило, предпочтительнее схемы в интегральном исполнении, обладаюшие обычно большей гибкостью, стабильностью и абсолютной надежностью переключения (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
